⑴ 光學+演算法，透霧技術還能走多遠
作為安防行業的排頭兵，視頻監控的首要問題就是要突破「看得見」的瓶頸，達到「看得清」的境界。面對霧霾這一棘手問題，安防人始終在不斷努力和探索中。目前主要有兩種方式來解決霧霾、霧氣環境下的透霧應用，一是通過演算法的方式，提升圖像的清晰度、色彩飽和度;二是通過光學透霧方式，實現霧霾、霧氣的穿透。兩種方式實現的原理是不一樣的，前者的本質是圖像的二次處理，是一種演算法矯正;後者是通過物理的方式，通過光學成像的原理提升畫面清晰度。
在數字透霧興起之前，邊防、海防、森林高空監控、城市高空瞭望等場合的應用，只能通過光學鏡頭吸收紅外線的方式來增強圖像的清晰度，從而滿足這些容易出現水汽、霧氣、霧霾場合的監控使用。但是，光學透霧鏡頭價格昂貴，綜合造價成本高不說，效果也不一定能切實滿足使用需求。
高清成像，還需層層抽絲剝繭
在數字透霧興起之前，邊防、海防、森林高空監控、城市高空瞭望等場合的應用，只能通過光學鏡頭吸收紅外線的方式來增強圖像的清晰度，從而滿足這些容易出現水汽、霧氣、霧霾場合的監控使用。但是，光學透霧鏡頭價格昂貴，綜合造價成本高不說，效果也不一定能切實滿足使用需求。
作為安防行業的排頭兵，視頻監控的首要問題就是要突破「看得見」的瓶頸，達到「看得清」的境界。面對霧霾這一棘手問題，安防人始終在不斷努力和探索中。目前主要有兩種方式來解決霧霾、霧氣環境下的透霧應用，一是通過演算法的方式，提升圖像的清晰度、色彩飽和度;二是通過光學透霧方式，實現霧霾、霧氣的穿透。兩種方式實現的原理是不一樣的，前者的本質是圖像的二次處理，是一種演算法矯正;後者是通過物理的方式，通過光學成像的原理提升畫面清晰度。
由於兩者本質的不同，因此，在測試中，雖然兩者均為安防監控攝像機的透霧技術，但測試重點還是不一樣的。
對於採用數字透霧技術的攝像機，主要是通過模擬霧霾場景來檢測，即讓圖像變得模糊即可，然後觀察開啟與關閉透霧功能時，觀察攝像機的表現如何，透霧效果是否顯現出來。其次是模擬模擬霧霾環境進行測試，這就不得利用一切條件創造煙霧、水汽環境，然後觀察透霧效果的表現。由於數字透霧技術是演算法智能化之一，因此還要觀察攝像機在無霧條件下，開啟「透霧」功能後，攝像機是否繼續「除霧」，以檢驗其智能化效果。而針對光學透霧攝像機，則主要是通過模擬霧霾、水汽、煙霧環境進行模擬測試，以觀察攝像機的紅外接收能力和圖像處理除霧效果如何，是否達到了良好的透霧使用表現。光學透霧是採用物理方式的透霧技術，因此不進行圖像模糊方式進行檢驗。
針對光學透霧技術，還需要檢驗是否支持彩色除霧應用。當然，除了透霧功能外，本次也會就攝像機的畫質、網路控制等功能進行檢測，以給讀者一個全面的設備性能展現。
透霧技術方法論
關於透霧攝像機，a&s已經做過不少檢測，也在不斷接觸、評測中，見證了透霧攝像機的發展。以目前的行業發展水平，透霧技術無外乎三種：
·圖像演算法透霧處理;
·鏡頭光學透霧;
·濾波片光學透霧。
關於演算法透霧技術，最早是在國際品牌產品中出現，如三星的百萬高清攝像機，隨著2012年海康威視推出了130萬明星級SMART攝像機後，支持演算法透霧技術的攝像機如雨後春筍般涌現，而且演算法透霧效果也是越來越好。
但數字透霧技術有很大的局限性。由於數字透霧(也叫除霧功能，與工程實際應用中的設備加熱除霧氣是兩個不同概念)是通過演算法的智能化處理，當圖像出現朦朧化效果時，自動調節銳度、圖像對比度、色度等方式，將朦朧畫面調節至更為適於觀看的效果。數字透霧的優勢是保住了圖像的彩色細節，並增強了可看度，但實際上，圖像的清晰度是沒有提升的。而這也是成本最低、最為普及的一種透霧應用方式，目前主流監控設備商所開發的中高端監控產品，幾乎都支持了數字透霧處理功能。
已知的透霧演算法大致可以分為兩大類：一種是非模型的圖像增強方法，通過增強圖像的對比度，滿足主觀視覺的要求來達到清晰化的目的;另一種是基於模型的圖像復原方法，它考查圖像退化的原因，將退化過程進行建模，採用逆向處理，以最終解決圖像的復原問題。
為了得到更好的處理效果，攝像機廠家會增設專門的圖像處理晶元，可自動偵測圖像的密度，最大限度地保持圖像信號的細節，實現彩色增強、反差增強、邊緣增強、對比度增強和亮度增強，並進行密度分割、去模糊等運算，使不同場景下的攝像畫質得到明顯提高，達到透霧的目的。而根據廠家的能力與研發選擇，會分別選擇在DSP或FPGA等不同晶元上進行相應處理。
晶元會實時讀取視頻流信息，通過對比參數判定是否需要開啟透霧模式，也就是可以達到自動偵測霧氣，甚至可以通過設定的預置模式判定出霧氣濃淡，選擇進入相應的透霧模式。不過，從目前的應用效果看，能夠支持到自動判斷圖像是否有「霧」、濃度多少的攝像機不多，大部分都還是依靠手動開啟、關閉的方式。
而數字透霧技術，由於採用的是演算法處理技術，也不再僅僅限於攝像機，目前已經延伸到後端，如透霧顯示器/監視器、透霧DVR、透霧NVR等，讓透霧應用變得更為廣泛，也滿足了目前透霧產品線不全或原有設備不支持透霧技術的後端升級應用。
接著說光學透霧。光學透霧利用的是光的不同波段有不同的特性這個特點原理來實現的，自然光由不同波長的光波組合而成，波長從長到短分別是紅橙黃綠青藍紫七種顏色，其中波長小於390nm的叫做紫外線，波長大於780nm的叫做紅外線。紅外線波長較長，在傳播時受氣溶膠的影響較小，可穿透一定濃度的霧靄煙塵，實現准確聚焦，這就是光學透霧的依據。
採用鏡頭的方式，就是在鏡頭處增加了IR感知能力，讓更多的紅外線傳達到感測器上。該技術是不分時段、不分場合的「開啟」透霧模式，且無論是彩色模式還是夜間模式，都能較非透霧鏡頭獲得更多的有效光線，從而輔助攝像機實現更為優良的清晰度效果。當然，透霧鏡頭還需要解決一個問題，那就是可見光與紅外非可見光在任意光照環境下，均可准確的聚焦到同一個點上，只有這樣，才能確保成像的高清，否則將會出現虛焦，這也是透霧鏡頭的一個必要的技術難點。
由於採用鏡頭作為光學透霧方式的成本較高，難以在很多場合中普及，因此不少監控設備商一直都在尋求新的解決方案。2013年下半年，宇視科技率先突破了這一技術瓶頸，通過採用濾光片的方式來實現光學的透霧應用，這是安防的一個創新方案。其實現的原理為，當將攝像機切換到光學透霧模式時，攝像機將自動切換透霧濾光片，讓攝像機過濾並吸收紅外線，從而實現清晰度的大幅提升。此類光學透霧技術，對鏡頭的要求則下降了許多，只要是滿足攝像機正常監控使用的鏡頭都可適用。當然，對鏡頭要求支持IR紅外矯正功能是必不可少的，而目前的高清鏡頭，幾乎清一色地支持IR矯正功能，由此可以說，採用濾波片的光學透霧攝像機，基本可以排除對鏡頭的特殊依賴性。
透霧技術再升級
經過了數年的發展，透霧技術也隨著監控技術的發展而不斷得到優化和提升，首先是數字透霧技術的優化;其次是光學透霧方案的創新。下面我們就來介紹一下a&s安防自動化於7月測試的兩款分別代表了當前數字透霧和光學透霧的產品為例進行介紹。
數字透霧效果明顯優化
大華DH-IPC-HFW8331D-Z系列300萬像素超寬動態紅外透霧型攝像機採用的即是數字透霧的方式。大華自從在攝像機中引入數字透霧技術後，一直保持著自己的特色，其產品支持自動和手動可調的方式來處理圖像的模糊情況。而在手動模式下，分別可對透霧強度、大氣模式可調，以增強「除霧」效果。
大華DH-IPC-HFW8331D-Z系列300萬像素超寬動態紅外透霧型攝像機採用的即是數字透霧的方式。大華自從在攝像機中引入數字透霧技術後，一直保持著自己的特色，其產品支持自動和手動可調的方式來處理圖像的模糊情況。而在手動模式下，分別可對透霧強度、大氣模式可調，以增強「除霧」效果。
大華DH-IPC-HFW8331D-Z系列300萬像素超寬動態紅外透霧型攝像機採用的即是數字透霧的方式。大華自從在攝像機中引入數字透霧技術後，一直保持著自己的特色，其產品支持自動和手動可調的方式來處理圖像的模糊情況。而在手動模式下，分別可對透霧強度、大氣模式可調，以增強「除霧」效果。
從實測效果看，該機在自動模式下，即能將透霧效果處理得跟手動模式下的最佳效果一致，自動處理演算法還是比較靠譜、智能化的。但這還不是該機的亮點，其優勢是，雖然為數字透霧處理，但畫面的「去霧」效果明顯，在保持彩色畫面不變的情況下，可將除霧的效果較之前有了很好地提升，經處理後，朦朧的畫面上，「霧」的存在感很低，取而代之的是清爽、通透的畫面。這也看出，該機不僅僅是簡單的圖像增強，更是在透霧演算法方面的智能化提升。
光學透霧技術再突破
過去，國內品牌中，唯有宇視一家提供有非鏡頭的光學透霧技術方案產品;海康威視過去則是清一色的數字透霧產品。此次檢測的海康威視DS-2CD4026FWD/D星光級200萬超寬動態專業透霧型槍型網路攝像機，則是海康威視光學透霧監控攝像機的首次亮相。該機採用了濾波片的方式來吸收紅外光線，從而獲得更為清晰的圖像效果。
該設備支持雙透霧模式，即數字透霧和光學透霧，該機採用了全智能處理方式，一鍵開啟或關閉，不提供透霧等級調節功能。在實測中，該機的數字透霧有著不錯的表現，除了能保持彩色的畫面效果外，畫面的清晰度、色彩都有不錯的提升。但最佳的效果在於透霧技術，根據設計要求，該機的光學透霧需在夜間模式下才能獲得最佳的效果;但實測中，在白天模式下開啟光學透霧功能，其效果要較數字透霧模式下所得的畫面更為清晰;而在開啟夜間模式時，畫面則干凈、整潔，很難察覺到畫面有「霧氣」存在。可以這么說，該機可實現的透霧方式有：數字透霧、彩色模式下的光學透霧、黑白模式下的光學透霧，所得到的透霧效果，也是層層遞進，並以黑白模式下的光學透霧表現最佳。作為一款主打光學透霧的攝像機，該機除了採用物理方式增強清晰度外，也提供了演算法輔助，從而讓光學透霧技術得以更大程度的發揮和展示。
海康威視攝像機可實現的透霧方式有：數字透霧、彩色模式下的光學透霧、黑白模式下的光學透霧，所得到的透霧效果，也是層層遞進，並以黑白模式下的光學透霧表現最佳。作為一款主打光學透霧的攝像機，該機除了採用物理方式增強清晰度外，也提供了演算法輔助，從而讓光學透霧技術得以更大程度的發揮和展示。
海康威視攝像機可實現的透霧方式有：數字透霧、彩色模式下的光學透霧、黑白模式下的光學透霧，所得到的透霧效果，也是層層遞進，並以黑白模式下的光學透霧表現最佳。作為一款主打光學透霧的攝像機，該機除了採用物理方式增強清晰度外，也提供了演算法輔助，從而讓光學透霧技術得以更大程度的發揮和展示。
透霧攝像機的結構設計及散熱性
首先看數字透霧攝像機的結構設計。由於採用的是演算法處理方式，勢必要對晶元造成一定壓力;處理需求的增多，也會相應地提升設備的運行溫度。不過，目前的攝像機都已經比較成熟，在零配件選用上，也是得心應手，什麼樣的功能搭配什麼樣的硬體，都有成熟的方案，因此，單就數字透霧技術來說，此類攝像機的散熱性並不高，以本次的數字透霧攝像機大華DH-IPC-HFW8331D-Z為例，這是一款成熟的筒型槍式攝像機，在整個測試過程中，設備的溫度上升並不明顯。
而光學透霧攝像機，在雖然有演算法的處理，但透霧對攝像機的整體圖像處理功能來說，所能增加的壓力也不多。從之前我們測試過的相關光學透霧型攝像機來看，透霧演算法對攝像機的溫度的提升也不是很明顯的。而本次測試的海康威視DS-2CD4026FWD/D星光級200萬超寬動態專業透霧型槍型網路攝像機，則在測試過程中，在26℃左右的室內環境下，機身溫度竟然達到了50℃以上，這是頗為少見的，為了降低散熱，該機在結構上較海康威視的第一代SMART攝像機來說，增加了易於散熱的片翅設計。而實際上，本次測評的DS-2CD4026FWD/D是一款SMART 2.0智能網路攝像機，內部植入了各種智能分析演算法，同時，對低照度、寬動態、數字降噪等功能也進行了演算法提升，在功能的不斷增加下，該機的處理散熱量會比較大;同時，該設備作為一款新品，軟體版本的演算法優化還在不斷提升當中，由於測試時，版本比較低，散熱量大必不可少;事後，我們對攝像機進行了軟體版本的升級，此時攝像機的工作溫度降到了40℃左右。
再看安裝性。兩個設備均支持PoE供電功能，測試中，只需給攝像機接入一根帶PoE供電的網線，即完成了設備的聯網和使用;同時，設備提供有BNC前端調試圖像輸出功能，對調試也是很便利的;而大華的設備還支持後端變焦、聚焦功能，更省去了前端調試的麻煩。
透霧攝像機畫質及功能表現
我們首先看畫質功能。海康威視的光學透霧攝像機採用的是主流的H.264壓縮演算法;大華採用的是最新的H.265壓縮演算法。前者在4Mbps下可保持良好的1080P畫質效果;後者由於演算法的低壓縮速率，在3Mbps下就可正常運行300萬高清畫質，由於演算法的不一樣，兩者在帶寬處理上不具備典型可比性。不過可以肯定的是，這兩款分別作為各自的最新產品之一，都良好地延續了技術實力，保證了圖像畫質的高清表現，其中海康威視的水平和垂直清晰度接近1100TVL，邊緣清晰度為1000TVL;大華為水平清晰度1300TVL，垂直達到1200TVL;色彩還原、灰階等方面都有良好的還原表現。
再看功能方面，寬動態、背光補償、強光抑制等功能均是支持，而在低照度方面，這兩款攝像機延續了海康威視和大華兩家的星光級優勢，實現0.001Lux的星光級效果是沒有問題的。而在智能分析方面，這兩款設備支持的功能非常豐富：
·大華DH-IPC-HFW8331D-Z：支持虛焦偵測、區域入侵、拌線入侵、物品遺留/消失、場景變更、徘徊檢測、人員聚集、快速移動、非法停車、音頻異常偵測、人臉偵測、外部報警、客流量統計、熱度圖等;
·海康威視DS-2CD4026FWD/D：支持越界偵測、區域入侵偵測、進入/離開區域偵測、徘徊偵測、人員聚集偵測、快速運動偵測、停車偵測、物品遺留/拿取偵測、場景變更偵測、音頻陡升/陡降偵測、音頻有無偵測、虛焦偵測、車輛檢測(支持車牌識別，車型/車標/車身顏色/車牌顏色識別)、混行檢測(檢測正向或逆向行駛的車輛以及行人和非機動車，自動對車輛牌照進行識別，可以抓怕無車牌的車輛圖片)等。
由於兩者可支持的智能分析演算法眾多，尤其是海康威視的DS-2CD4026FWD/D，設備商還提供了定製化服務，可根據客戶的不同需求，針對性地植入所需智能分析功能。